Nội dung bài viết:
Đọc full bài viết tại: https://khothoc.com/0w64
Sự hiểu biết của chúng ta về vũ trụ vừa có một bước tiến khổng lồ nhờ siêu máy tính Frontier tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge (ORNL). Frontier đã tạo ra một mô phỏng vũ trụ với quy mô chưa từng có, mở ra những chân trời mới cho các nhà khoa học. Frontier là một trong những siêu máy tính mạnh nhất thế giới hiện nay.
Frontier sử dụng nền tảng phần mềm Hardware/Hybrid Accelerated Cosmology Code (HACC) thuộc dự án ExaSky, một phần của Dự án Điện toán Exascale trị giá 1,8 tỷ đô la Mỹ của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE). Mục tiêu của ExaSky là tăng tốc độ chạy các ứng dụng khoa học lên 50 lần so với các chuẩn mực trước đây. Tuy nhiên, Frontier và HACC đã vượt xa mong đợi, nhanh hơn gần 300 lần so với các mô phỏng tương tự về mặt trăng Titan của Sao Thổ. Đội ngũ DoE/HACC đã dành bảy năm kể từ mô phỏng đầu tiên để tăng cường khả năng trên các siêu máy tính mạnh nhất như Frontier.
Điều này cho phép các mô phỏng vũ trụ học thủy động lực, một mô hình máy tính phức tạp hơn nhiều, kết hợp các nguyên tắc như sự giãn nở của vũ trụ và ảnh hưởng của vật chất tối. Các mô hình trước đây chỉ kết hợp các phép đo về trọng lực, khí hoặc plasma. Nhờ đó, việc mô phỏng vũ trụ trở nên chân thực và toàn diện hơn.
Sức Mạnh Của Điện Toán Exascale
Mô phỏng, được thực hiện vào tháng 11 năm 2024, đã sử dụng khoảng 9.000 nút tính toán của Frontier, tất cả đều được trang bị card đồ họa AMD Instinct MI250X. Frontier là siêu máy tính mạnh nhất thứ hai trên thế giới và có thể đạt tới 1,4 exaFLOPS. Hiệu suất của siêu máy tính được đo bằng số lượng phép toán dấu phẩy động trên giây (FLOPS) – trong đó một phép toán dấu phẩy động là một phép tính toán học.
Bất cứ thứ gì có khả năng hơn 999 petaFLOPS (0,9 exaFLOPS) đều được gọi là siêu máy tính “exascale”. Máy duy nhất mạnh hơn Frontier là El Capitan, có thể đạt tới 1,7 exaFLOPS.
Ngoài việc mô phỏng vũ trụ, Frontier còn được sử dụng trong các nghiên cứu quan trọng khác. Vào tháng 4 năm 2023, các nhà khoa học đã xây dựng Mô hình Khí quyển E3SM Độ phân giải Đám mây Đơn giản (SCREAM) – một chương trình mô phỏng toàn bộ một năm dữ liệu khí hậu toàn cầu với độ phân giải chỉ hơn 3km. Là một trong những mô hình khí hậu phức tạp nhất từng được tính toán, nó hiện là nền tảng trong việc phân tích các tương tác phức tạp giữa khí quyển, đại dương và đất liền để cải thiện dự đoán thời tiết và thu thập dữ liệu có độ trung thực cao hơn về biến đổi khí hậu.
Trong lĩnh vực vật liệu, Frontier đã cho phép các nhà thiết kế đưa ra các chất nền và hình học mới cho các chất có tính chất nâng cao, làm cho chúng mạnh hơn, nhẹ hơn và chống ăn mòn. Khả năng điện toán exascale của nó đã cho phép các nhà nghiên cứu mô hình hóa tương tác hóa học ở quy mô phân tử để dự đoán hành vi của vật liệu. Siêu máy tính này cũng đóng vai trò then chốt trong việc tìm kiếm các vật liệu mới cho lưu trữ năng lượng, vận chuyển, sản xuất và y học hạt nhân.
Tuy nhiên, các nhà khoa học đặc biệt hào hứng về cách điện toán exascale có thể tăng cường trí tuệ nhân tạo (AI). Tốc độ của những cỗ máy này cho phép các lập trình viên lặp lại các thuật toán và phân tích các tập dữ liệu lớn một cách nhanh chóng, đặc biệt là trong các tác vụ như mô hình ngôn ngữ lớn nhanh hơn hoặc ứng dụng siêu máy tính mạnh nhất để mô hình hóa khí hậu và dự đoán biến đổi khí hậu. Mô phỏng vũ trụ và các ứng dụng khác cho thấy tiềm năng to lớn của điện toán exascale trong việc giải quyết những thách thức khoa học phức tạp nhất.
